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JOSIANE GASPARINI MARCONDES TRATAMENTO DE EFLUENTES Assis 2012
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JOSIANE GASPARINI MARCONDES
TRATAMENTO DE EFLUENTES
Assis
2012
JOSIANE GASPARINI MARCONDES
TRATAMENTO DE EFLUENTES
Trabalho de conclusão de
curso de Curso apresentado ao
Instituto Municipal de Ensino
Superior de Assis, como
requisito do Curso de
Graduação
Orientador: Dra Silvia Maria Batista de Souza
Área de Concentração: Química
Assis
2012
FICHA CATALOGRÁFICA
MARCONDES, Josiane Gasparini
Tratamento de água/ Josiane Gasparini Marcondes. Fundação
Educacional do Município de Assis - FEMA -- Assis, 2012.
49p.
Orientador: Dra Silvia Maria Batista de Souza.
Trabalho de Conclusão de Curso – Instituto Municipal de
Ensino Superior de Assis – IMESA.
1.Eletroflotação. 2.Eletrocoagulação. 3.Tratamento Eletrolitico
CDD:660
Biblioteca da FEMA
TRATAMENTO DE EFLUENTES
JOSIANE GASPARINI MARCONDES
Trabalho de Consclusão de Curso
apresentado ao Instituto Municipal
de Ensino Superior de Assis, como
requisito do Curso de Graduação,
analisado pela seguinte comissão
examinadora:
Orientador: Dra Silvia Maria Batista de Souza
Analisador: Ms Patrícia Cavani Martins de Mello
Assis
2012
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho aos meus pais Arlindo
Marcondes e Roseneide G. Marcondes.
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus que sempre me deu coragem e ânimo pra nunca desistir e
chegar ate aqui.
Em especial agradeço ao meu pai e minha mãe, que sempre me apoiaram e foram o meu
porto seguro durante toda esta caminhada.
A professora, Dra Silvia Maria Batista de Souza, pela orientação e pelo constante estímulo
transmitido durante o trabalho, e também a todos os outro professores que fizeram parte da
minha vida, e principalmente aos professores da faculdade que foram responsáveis pela
minha formação.
A todos os meu amigos, que mesmo nas horas mais difíceis estavam sempre ao meu lado,
mais em especial aos meus amigos Eduardo, Bruno José, Adrienne e Talita, agradeço
também ao meu namorado Diego que me deu incentivo e força para concluir mais essa
etapa e a todos que colaboraram direta ou indiretamente, na execução deste trabalho.
“A mente que se abre a uma nova
ideia jamais voltara ao seu tamanho
original”.
Albert Einstein
RESUMO
Este trabalho descreve alguns dos principais métodos de tratamento de efluente, tais como
os processos físicos, biológicos e químicos; em especial o processo eletrolítico. Esse último,
por sua vez se divide em três principais etapas, sendo elas a eletrofloculação,
eletocoagulação e a eletroflotação, tendo em vista que todos esses métodos de tratamento
buscam manter a preservação do meio ambiente. O presente trabalho demonstra também o
reaproveitamento do resíduo oriundo do tratamento eletrolítico, para a produção de um
produto secundário, mostrando assim que esse tipo de tratamento se faz eficiente para a
não degradação ambiental.
Palavras-chave: Tratamento de efluentes; Processo eletrolítico; Degradação ambiental.
ABSTRACT
This paper describes some of the principal methods of effluent treatment, such as physical,
biological and chemicals process; in special the electrolytic process. The last one is divided
in three main steps, being the electroflocculation, electrocoagulation and the electroflotation,
in view that these treatments methods seeks keep the preservation of the environment. The
present study also demonstrates the recycling of a residue coming from the electrolytic
treatment, to produce a secondary product, shown thus that this type of treatment is efficient
to don’t make environmental degradation.
Keyword: Effluent treatment; Electrolytic process; Environmental degradation.
LISTA DE FIGURA
Figura 1 – Fluxograma dos processos de tratamento de efluentes................. 19
Figura 2 –Grade de contenção de uma estação de tratamento de esgoto...... 20
Figura 3 – Peneira rotativa............................................................................... 21
Figura 4 –Sistema típico de sucessivos tanques de decantação para a sedimentação dos sólidos dos efluentes........................................... 22
Figura 5 –Flotação por injeção de ar............................................................... 23
Figura 6 – Principais reações decorrentes no metal........................................ 28
Figura 7 – Reações de hidrolise do alumínio................................................... 29
Figura 8 – Dispositivo para eletrodeposição do cobre..................................... 34
Figura 9 – Efluente antes do tratamento.......................................................... 37
Figura 10 – Efluente a ser tratado com os eletrodos e fonte de tensão............ 38
Figura 11 – Efluente após inicio do tratamento e após 12h do termino do tratamento.......................................................................................... 38
Figura 12 – Matéria graxa removida do efluente............................................... 41
Figura 13 – Sabão............................................................................................. 42
LISTA DE TABELA
Tabela 1 – Quantidade requerida para saponificação da massa base............ 39
Tabela 2 – Quantidades utilizadas para saponificação com adição da matéria graxa.................................................................................. 40
Tabela 3 – Quantidades utilizadas para saponificação com adição da matéria graxa..................................................................................... 40
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO..................................................................... 14
2. PARÂMETROS ENVOLVIDOS NA QUALIDADE DA ÀGUA................................................................................... 15
2.1 COR............................................................................................. 15
2.2 TURBIDEZ................................................................................... 15
2.3 DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGÊNIO................................... 16
2.4 DEMANDA QUIMICA DE OXIGÊNIO......................................... 16
2.5 POTENCIAL HIDROGENIÔNICO (pH)....................................... 17
2.6 ÓLEOS E GRAXAS..................................................................... 17
3 TIPOS DE TRATAMENTOS PARA EFLUENTES INDUSTRIAIS...................................................................... 19
3.1 PROCESSOS FISICOS.............................................................. 20
3.1.1 Gradeamento...................................................................................... 20
3.1.2 Peneiramento..................................................................................... 21
3.1.3 Sedimentação ou Decantação.......................................................... 21
3.1.4 Flotação.............................................................................................. 22
3.2 PROCESSOS BIOLÓGICOS...................................................... 23
3.2.1 Processo Biológico Aeróbico........................................................... 24
3.2.2 Processo Biológico Anaeróbico....................................................... 24
3.3 PROCESSOS QUÍMICOS........................................................... 24
3.3.1 Cloração.............................................................................................. 25
3.3.2 Ozonização......................................................................................... 25
3.3.3 Radiação Ultravioleta........................................................................ 25
4 PROCESSO ELETROLÍTICO.............................................. 27
4.1 HISTÓRICO................................................................................. 27
4.2 PROCESSOS DECORRENTES DO TRATAMENTO ELETROLÍTICO........................................................................... 27
4.2.1 Eletrofloculação................................................................................. 28
4.2.2 Eletroflotação..................................................................................... 29
4.2.3 Eletrocoagulação............................................................................... 29
5 POLUIÇÃO EM ÁGUAS DECORRENTES DE ÓLEOS E GRAXAS.............................................................................. 31
6 APLICAÇÃO NO ENSINO MÉDIO: PROCESSOS ELETROLÍTICOS................................................................. 33
7 MATERIAIS E MÉTODOS................................................... 36
7.1 MATERIAS E REAGENTES........................................................ 36
7.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL.......................................... 37
7.2.1 Fabricação do sabão......................................................................... 39
8 RESULTADOS E DISCUSÕES........................................... 41
9 CONCLUSÃO...................................................................... 43
REFERÊNCIAS ................................................................................ 44
14
1. INTRODUÇÃO
A quantidade total de água no planeta Terra tem permanecido constante nos últimos
500 milhões de anos. A distribuição dos volumes estocados nos principais
reservatórios de água da Terra mostra que 97,5% do volume total constituem os
oceanos e mares sendo somente 2,5% é de água doce. Porém, a maior parte dessa
água encontra-se congelada nas calotas polares e nas geleiras ou ainda se situa no
subsolo. Assim, somente 0,3% da água existente no planeta Terra encontram-se
acessível, podendo ser utilizada pelo ser humano para o consumo, irrigação e usos
gerais (FELIX et al., 2005).
Atualmente, com o surgimento de problemas relacionados à escassez e poluição de
água nos grandes centros urbanos, há um grande interesse por parte de vários
setores econômicos, ambientais e políticos pelo tratamento adequado da água
(SAUTCHÚK et al., 2009).
Os tratamentos de efluentes industriais estão diretamente ligados a preservação
ambiental, sendo que estes envolvem a remoção de impurezas geradas na
fabricação do produto de interesse de cada indústria (CRESPILHO et al., 2004).
Os processos de tratamento de efluentes antes de serem adotados devem levar em
consideração os seguintes fatores: os custos de investimento; a qualidade e a
quantidade de resíduo gerado na estação de tratamento de efluente; a qualidade do
efluente tratado; a geração de odor; a segurança operacional; a confiabilidade para o
atendimento à legislação ambiental, e também a possibilidade de reuso dos
efluentes tratados (GIORDANO, 1999).
O presente trabalho tem como objetivo realizar, por processo eletrolítico, o
tratamento de efluentes industrial contendo alto teor de matéria graxa e óleo e
converter esse resíduo em produtos secundários.
15
2. PARÂMETROS ENVOLVIDOS NA QUALIDADE DA ÀGUA
Os principais parâmetros relacionados a qualidade da água são parâmetros físico-
químicos e microbiológicos, tais como: cor, turbidez, DBO (demanda bioquímica de
oxigênio), DQO (demanda química de oxigênio), pH e óleos e graxas.
2.1 COR
A cor de uma amostra de água está associada ao grau de redução de intensidade
que a luz sofre ao atravessá-la (e esta redução dá-se por absorção de parte da
radiação eletromagnética), devido à presença de sólidos dissolvidos, principalmente
material em estado coloidal orgânico. Dentre os colóides orgânicos, pode-se
mencionar os ácidos húmico e fúlvico, substâncias naturais resultantes da
decomposição parcial de compostos orgânicos presentes em folhas, dentre outros
substratos.
Há também compostos inorgânicos tais como ferro, capaz de provocar os efeitos de
matéria em estado coloidal (CETESB, 2012).
2.2 TURBIDEZ
A turbidez de uma amostra de água é o grau de atenuação de intensidade que um
feixe de luz sofre ao atravessá-la (esta redução dá-se por absorção e espalhamento
da luz, uma vez que as partículas que provocam turbidez nas águas são maiores
que o comprimento de onda da luz branca), devido à presença de sólidos em
suspensão, tais como partículas inorgânicas (areia, silte, argila) e de detritos
orgânicos, algas e bactérias, plânctons em geral, etc. A erosão das margens dos rios
em estações chuvosas é um exemplo de fenômeno que resulta em aumento da
turbidez das águas e que exigem manobras operacionais, como alterações nas
16
dosagens de coagulantes e auxiliares, nas estações de tratamento de águas
(CETESB, 2012).
2.3 DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGÊNIO
A DBO5,20 de uma água é a quantidade de oxigênio necessária para oxidar a matéria
orgânica por decomposição microbiana aeróbia para uma forma inorgânica estável.
A DBO5,20 é normalmente considerada como a quantidade de oxigênio consumido
durante um determinado período de tempo, numa temperatura de incubação
específica. Um período de tempo de 5 dias numa temperatura de incubação de 20°C
é frequentemente usado e referido como DBO5,20 (CETESB, 2012).
2.4 DEMANDA QUIMICA DE OXIGÊNIO
É a quantidade de oxigênio necessária para oxidação da matéria orgânica através
de um agente químico. Os valores da DQO normalmente são maiores que os da
DBO5,20, sendo o teste realizado num prazo menor. O aumento da concentração de
DQO num corpo d’água deve-se principalmente a despejos de origem industrial.
A DQO é um parâmetro indispensável nos estudos de caracterização de esgotos
sanitários e de efluentes industriais. A DQO é muito útil quando utilizada
conjuntamente com a DBO5,20 para observar a biodegradabilidade de despejos
(CETESB, 2012).
17
2.5 POTENCIAL HIDROGENIÔNICO (pH)
Por influir em diversos equilíbrios químicos que ocorrem naturalmente ou em
processos unitários de tratamento de águas, o pH é um parâmetro importante em
muitos estudos no campo do saneamento ambiental. A influência do pH sobre os
ecossistemas aquáticos naturais dá-se diretamente devido a seus efeitos sobre a
fisiologia das diversas espécies, também o efeito indireto é muito importante
podendo, em determinadas condições de pH, contribuírem para a precipitação de
elementos químicos tóxicos como metais pesados; outras condições podem exercer
efeitos sobre as solubilidades de nutrientes. Desta forma, as restrições de faixas de
pH são estabelecidas para as diversas classes de águas naturais, tanto de acordo
com a legislação federal, quanto pela legislação estadual, os critérios de proteção à
vida aquática fixam o pH entre 6 e 9 (CETESB, 2012).
2.6 ÓLEOS E GRAXAS
Os óleos e graxas são substâncias orgânicas de origem mineral, vegetal ou animal,
estas substâncias geralmente são hidrocarbonetos, gorduras, ésteres, entre outros,
são raramente encontradas em águas naturais, normalmente são oriundas de
despejos e resíduos industriais, esgotos domésticos, efluentes de oficinas
mecânicas, postos de gasolina, estradas e vias públicas, óleos e graxas, de acordo
com o procedimento analítico empregado, consiste no conjunto de substâncias que
em determinado solvente consegue-se extrair da amostra e que não se volatiliza
durante a evaporação do solvente a 100ºC. Essas substâncias, solúveis em n-
hexano, compreendem ácidos graxos, gorduras animais, sabões, graxas, óleos
vegetais, ceras, óleos minerais, etc. Este parâmetro costuma ser identificado
também por MSH – material solúvel em hexano. Os despejos de origem industrial
são os que mais contribuem para o aumento de matérias graxas nos corpos d’água,
entre eles os de refinarias, frigoríficos, saboarias, etc, a presença de material graxo
nos corpos hídricos, além de acarretar problemas de origem estética, diminui a área
18
de contato entre a superfície da água e o ar atmosférico, impedindo dessa maneira,
a transferência de oxigênio da atmosfera para a água (CETESB, 2012).
19
3. TIPOS DE TRATAMENTOS PARA EFLUENTES INDUSTRIAIS
Um sistema de tratamento de efluentes é constituído por uma série de etapas e
processos, os quais são empregados para a remoção de substâncias indesejáveis
da água ou para sua transformação em outra forma que seja aceitável pela
legislação ambiental, os principais processos de tratamento são reunidos em um
grupo distinto, sendo eles os processos físicos, químicos e biológicos (PROJETO
MUNICIPIO VERDE, 2012).
Os principais processos estão sendo representados na figura 1.
Figura 1: Fluxograma dos processos de tratamento de efluente
20
3.1 PROCESSOS FÍSICOS
Dentre os vários processos de tratamento de efluentes, pode-se destacar os
processos físicos, que são caracterizados por métodos de separação de fases,
sendo que este fato pode ocorrer através de gradeamento, peneiramento,
sedimentação ou decantação e por flotação dos resíduos (CRESPILHO, et al., 2004)
3.1.1 Gradeamento
O sistema de gradeamento tem por objetivo reter o material sólido grosseiro em
suspensão no esgoto, para proteger tubulações, válvulas, bombas e outros
equipamentos. O gradeamento pode ser feito utilizando grades constituídas por
barras metálicas paralelas e igualmente espaçadas (de limpeza manual) ou por
grades mecanizadas (de limpeza mecânica) (BRANDÃO; CASTILHO. 2001).
Um dos principais modelos de grades pode ser visualizado na figura 2.
Figura 2: Grade de contenção de uma estação de tratamento de esgoto (In:
FRANCANOTICIAS, 2012)
21
3.1.2 Peneiramento
O peneiramento tem como objetivo principal, a remoção de sólidos grosseiros com
granulometria maior que 0,25 mm. As peneiras podem ser classificadas em estáticas
e rotativas estas devem ser usadas principalmente, em sistemas de tratamento de
águas residuárias industriais, sendo que em muitos casos, os sólidos separados
podem ser reaproveitados (MELLO, 2007).
A figura 3 apresenta um dos vários modelos de peneiras rotativas que podem ser
encontradas no mercado atualmente.
Figura 3: Peneira rotativa (In: CARREIRA, 2006)
3.1.3 Sedimentação ou Decantação
O processo de sedimentação reduz parte da matéria orgânica presente nos esgotos,
removendo os sólidos em suspensão sedimentáveis e sólidos flutuantes, pois o
processo ainda contém sólidos em suspensão, não grosseiros, e mais pesados que
a parte líquida. O processo de sedimentação ocorre em decantadores ou tanques de
22
sedimentação, nos quais os sólidos se sedimentam, indo para o fundo destes,
formando assim o lodo primário bruto (MELLO, 2007).
Na figura 4 pode ser observado um dos tipos de tanques de decantação mais
convencionais.
Figura 4: Sistema típico de sucessivos tanques de decantação para a
sedimentação dos sólidos dos efluentes (In: TASAÍCO, 2007).
3.1.4 Flotação
A flotação é uma técnica de separação de misturas que consiste na introdução de
bolhas de ar a uma suspensão de partículas. Com isso, verifica-se que as partículas
aderem às bolhas, formando uma espuma que pode ser removida da solução e
separando assim seus componentes de maneira efetiva. O importante nesse
processo é que ele representa exatamente o inverso da sedimentação das partículas
(MASSI, et al., 2008).
23
Na figura 5 pode ser observado um sistema de tratamento de efluente através do
processo de flotação.
Figura 5: Flotação por injeção de Ar (In: BERGER, 2012).
3.2 PROCESSOS BIOLÓGICOS
São considerados como processos biológicos, aqueles que necessitam da ação de
microrganismos aeróbios ou anaeróbios, na transformação da matéria orgânica, sob
a forma de sólidos dissolvidos e em suspensão, em compostos simples como sais
minerais, gás carbônico, água e outros, sendo que este processo se subdivide em
aeróbios e anaeróbios (PROJETO MUNICIPIO VERDE, 2012).
3.2.1 Processo Biológico Aeróbico
No tratamento biológico aeróbio, os microrganismos, mediante processos oxidativos,
degradam as substâncias orgânicas, que são assimiladas como "alimento" e fonte
de energia, sendo que nesse processo ocorre a utilização de O2 para que ocorra a
24
biodegradação. Dentre os processos aeróbios o processo de lodo ativado é o mais
aplicado e também o de maior eficiência, o termo lodo ativado designa a massa
microbiana floculante que se forma quando esgotos e outros efluentes
biodegradáveis são submetidos à aeração (BARCELLO; CARVALHO, 2012).
3.2.2 Processo Biológico Anaeróbico
Nos processos anaeróbios de tratamento de efluentes são empregados
microrganismos que degradam a matéria orgânica presente no efluente, na ausência
de oxigênio molecular, tendo como resultado final a produção de metano e dióxido
de carbono, deixando na solução aquosa subprodutos como amônia, sulfetos e
fosfatos. O processo de digestão é desenvolvido por uma sequência de ações
realizadas por uma gama muito grande e variável de bactérias, tendo-se então uma
cadeia sucessiva de reações bioquímicas, onde inicialmente acontece a hidrólise ou
quebra das moléculas de proteínas, lipídios e carboidratos até a formação dos
produtos finais, sendo esses essencialmente o gás metano e dióxido de carbono
(FERNANDES, 2012).
3.3 PROCESSOS QUÍMICOS
Processos químicos são aqueles onde a utilização de produtos químicos é
necessária para aumentar a eficiência de remoção de um elemento ou substância,
modificando seu estado ou estrutura, ou simplesmente alterar suas características
químicas, sendo que esses são utilizados em conjunto com os processos físicos e
algumas vezes a processos biológicos. Os processos químicos visam à remoção de
substâncias não eliminadas a níveis desejados nos tratamentos físicos e biológicos
como os nutrientes e microrganismos patogênicos, sendo estes, cloração,
ozonização, radiações ultravioleta, processo eletrolítico, entre outros (PROJETO
MUNICIPIO VERDE, 2012).
25
3.3.1 Cloração
A cloração é um processo adotado como sistema de desinfecção tanto de águas
como de esgotos, o cloro é o desinfetante mais utilizado nesses casos e é
normalmente aplicado na forma de cloro gasoso, hipoclorito de sódio ou de cálcio,
apresentando um menor custo de implantação e operação quando comparado a
outros processos químicos, é uma tecnologia muito conhecida sendo que esta é
considerada efetiva para diversificada gama de microrganismos. O cloro quando
adicionado na entrada das estações de tratamento de esgoto reduz a geração do
gás sulfídrico, que causa odor desagradável e é prejudicial às instalações da ETE e
ao ser humano (DIAS; STIPP; SOUZA, 2012).
3.3.2 Ozonização
O processo de ozonização é uma importante tecnologia aplicada tanto ao tratamento
de águas de abastecimento como residuárias, isso ocorre devido ao seu elevado
potencial de oxidação, é aplicado como uma tecnologia capaz de reduzir ou remover
inúmeros parâmetros de poluição ambiental, tais como cor, concentração de fenóis,
toxicidade entre outros (ASSALIN; DURÁN, 2006).
3.3.3 Radiação Ultravioleta
A irradiação UV pode ser usada sozinha com muito sucesso na inativação de algas
e na inativação de micro-organismos patogênicos, pois ela causa um dano no seu
DNA, impedindo sua reprodução. Além disso, a radiação UV pode ser usada na
destruição de compostos orgânicos em processos de degradação fotoquímicos e
fotocatalítico, as lâmpadas no processo de radiação ultravioleta apresentam uma
vida útil que pode variar em função de vários fatores, tais como: o composto que
está sendo tratado, pois dependendo da sua natureza, ele pode atacar a superfície
26
da lâmpada, assim deve-se ter certeza de que sua eficiência, medida pela
intensidade luminosa está garantida, pois caso isso não ocorra, o processo pode ser
afetado (VASCONCELOS; GOMES, 2009).
27
4. PROCESSO ELETROLÍTICO
4.1 HISTÓRICO
O processo eletrolítico foi utilizado, na prática, pela primeira vez, por Webster em
1889, logo após ser concebido por Leeds no ano de 1888, esse foi aplicado no
tratamento de esgotos em Crossness, na Inglaterra e fazia uso de eletrodos de ferro
e da adição de água do mar ao efluente a tratar. Operando com o sistema a uma
tensão de 10 volts, já nos Estados Unidos, na primeira década do século XX foram
desenvolvidos estudos realizados por Harris, em 1909, sobre o tratamento
eletrolítico aplicado a esgotos, usando-se eletrodos de ferro e de alumínio (ABES,
2012).
No Brasil, só em 1985, foi implantada a primeira estação de tratamento usando o
processo eletrolítico em Iracemápolis – SP, nos anos seguintes outras estações de
tratamento utilizando o processo eletrolítico também foram instaladas nos municípios
de Limeira, Pirassununga, Marília, Campinas e Águas de Lindóia, sendo todas no
Estado de São Paulo, no entanto em 1989, essas instalações foram gradativamente
abandonadas devido o processo demonstrar inviabilidade financeira (ANGELIS et
al., 1997).
4.2 PROCESSOS DECORRENTES DO TRATAMENTO ELETROLÍTICO
Entre os processos ocorridos relacionados aos processos eletrolíticos, podemos
destacar o processo de eletrocoagulação, eletroflotação e eletrofloculação.
28
4.2.1 Eletrofloculação
A eletrofloculação está disponível há mais de cem anos e ressurge nas últimas duas
décadas como uma das técnicas mais interessantes para tratamento de água e
efluentes, devido às crescentes restrições ambientais, consiste na utilização de
reatores eletroquímicos para, com utilização de corrente elétrica para gerar
coagulantes “in situ” por oxidação eletrolítica de um material apropriado no anodo,
geralmente Fe ou Al onde espécies iônicas carregadas são removidas dos efluentes
através de reações destas com um íon de carga oposta ou com floco de hidróxido
metálico gerado dentro do efluente. Os gases produzidos durante a eletrólise da
água e da dissolução do metal resultam nos flocos que promoverão a eletroflotação,
removendo assim as partículas presentes no meio (MACHADO et al., 2007).
Na figura 6 podem ser observadas as reações decorrentes no metal.
No ânodo:
No cátodo:
Figura 6: Principais reações decorrentes no metal (In: MOLLAH et al., 2004).
M(S) Mn+(aq) + ne-
2H2O(l) 4H+ (aq) + O2 (g) + 4e-
Mn+ (aq) + ne- M(s)
2H2O(l) + 2e- H2 (g) + 2OH-(aq)
29
4.2.2 Eletroflotação
A eletroflotação consiste em um processo eletroquímico baseado na geração de
bolhas de gás, sendo geralmente os gases O2 e H2. O processo consiste em quatro
etapas: a geração de pequenas bolhas de gás; contato entre as bolhas e as
partículas em suspensão; adsorção das pequenas bolhas de gás na superfície das
partículas e ascensão do conjunto de partículas com as bolhas para a superfície,
desse modo toda a matéria em suspenção é eletroflotada, proporcionando assim o
clareamento do líquido tratado e formando na superfície uma camada de espuma
que contem as partículas flotadas, podendo ser facilmente removidas do meio
(PASCHOA; TREMILIOSI; FILHO. 2005).
4.2.3 Eletrocoagulação
A eletrocoagulação é um processo que envolve a geração de coagulantes “in situ”
pela oxidação de íons de ferro ou alumínio a partir de eletrodos, pela ação da
corrente elétrica aplicada a esse eletrodo. A geração de íons metálicos ocorre no
anodo, enquanto o gás hidrogênio surge no catodo (PALACIO, 2009).
Esse fenômeno pode ser observado nas seguintes reações presentes na figura 7.
Oxidação do Al sólido (reação anódica)
Solvatação do cátion formado
Formação do agente coagulante
Al(s) Al3+(aq) + 3e-
Al3+(aq) + 6H2O(l) Al(H2O)6
3+(aq)
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Figura 7: Reações de hidrolise do Alumínio (In: FORNANI, 2007).
Al(H2O)63+
(aq) Al(OH)3(s) + 3H+(aq) + 3H2O(l)
31
5. POLUIÇÃO EM ÁGUAS DECORRENTES DE ÓLEOS E GRAXAS
Atualmente, problemas relacionados à agressão ao meio ambiente tem gerado
grandes discussões na comunidade principalmente no que se refere a qualidade das
águas subterrâneas, que vem apresentando grau de poluição preocupante
ocasionado por despejos domésticos e industriais in natura. Sendo assim, os
esgotos sanitários podem provocar os mais sérios problemas de poluição ambiental
e de saúde pública, quando não são convenientemente tratados (MELO et al. 2002).
Os óleos e graxas compõem um grupo de substâncias que contem óleos, graxas,
ceras, ácidos graxos, provenientes de resíduos alimentares como a manteiga,
margarina, gorduras de origem vegetal e animal, óleos vegetais, além da matéria
oleosa devido à presença de lubrificantes utilizados nos estabelecimentos
industriais, principalmente refeitórios industriais, lanchonetes e restaurantes (MELO
et al.2002).
Diariamente esses resíduos são descartados de forma incorreta em pias e vasos
sanitários, e assim entrando no sistema de esgoto, isso se deve em grande parte a
falta de informação da população ou a carência de conhecimentos ambientais. O
descarte inadequado pode causar, além do entupimento dos encanamentos e filtros
das Estações de Tratamento de Esgoto (ETE), o encarecimento do tratamento e
ainda a poluição e desoxigenação da água (DIB, 2010).
Os óleos e graxas poder ser considerados como sendo os hidrocarbonetos, ácidos
graxos, sabões, gorduras, óleos e ceras. Na ausência de produtos industriais
especialmente modificados, os óleos e graxas constituem-se de materiais graxos de
origem animal e vegetal, e de hidrocarbonetos originados do petróleo, quando essas
substâncias estão presentes em quantidades excessivas, podem interferir nos
processos biológicos aeróbicos e anaeróbicos, causando ineficiência do tratamento
de águas residuárias. Esses quando são descartados em efluentes, podem formar
filmes sobre a superfície das águas e se depositarem nas margens, causando assim
32
diversos problemas ambientais, tais como: morte dos organismos vivos do meio,
proliferação de algas, falta de oxigenação no meio, entre outros (PERREIRA, 2004).
Devido a esse fato, o lançamento de efluentes in natura nos recursos hídricos não
deve ocorrer sendo necessário o tratamento adequadamente para que este não
resulte em vários problemas sócio-ambientais, e impactos significativos sobre a vida
aquática e o meio ambiente como um todo, não existido um sistema de tratamento
padrão para ser utilizado, sendo que esse pode ser adotado através de vários
fatores, tais como a disponibilidade de área, clima favorável, características do
esgoto, qualidade desejada para o efluente e legislação referente ao local.
(PIMENTA et al., 2002)
33
6. APLICAÇÃO NO ENSINO MÉDIO: PROCESSOS ELETROLÍTICOS
A Química no ensino médio é muitas vezes abstrata e por isso torna-se
desinteressante. A uma grande carência de aulas práticas em vista deste fato neste
capitulo será abordado um tema comum no ensino médio: Eletrólise juntamente com
um experimento de fácil aplicação para melhor compreensão dos alunos.
Segundo Ciscato (1988) uma forma teórica de apresentar o tema eletrólise aos
alunos é da seguinte maneira: eletrólise é uma reação não espontânea provocada
pelo fornecimento de energia elétrica, proveniente de um gerador. Quando um
composto iônico é dissolvido em água ou fundido, ocorre à separação dos seus íons,
fenômeno este que recebe o nome de dissociação iônica. A dissociação iônica
corresponde a um aumento da liberação da movimentação dos íons, por exemplo,
quando fundimos o cloreto de sódio, ou se o dissolvemos na água, os íons Na+ e Cl-
libertam-se da estrutura cristalina e passam a vagar pelo sistema, dessa forma essa
solução que contem os íons livres recebendo o nome de eletrólito.
A galvanização é um processo de revestimento de metais por outro a, fim de
protegê-lo contra a corrosão ou melhorar sua aparência. Trata-se de um processo
de revestimento de superfícies por meio da eletrolise onde o metal a ser revestido
funciona como cátodo e o metal que irá revestir a peça funcionam como o ânodo. A
solução eletrolítica deve conter um sal composto por cátions do metal que se deseja
revestir a peça (FARIA, 2012).
Segundo Higushi e Fujikawa (2012) uma forma prática de representar o processo de
galvanização aos alunos seria através do seguinte experimento utilizando os
materiais abaixo:
• Bateria de 9 V
• Béquer ou qualquer recipiente de vidro transparente
• Pedaços de cobre ou zinco
• Sulfato de cobre
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• Fios de cobre (os fios devem ser finos e o ideal é conectar jacarés - presilhas de
metal para facilitar a montagem)
• Peças metálicas, como argolas, clipes etc.
O esquema deve ser montado como mostra a figura 8.
Figura 8- Dispositivo para eletrodeposição do cobre (In FUJIKAWA; HIGUSHI,
2012
a) Dissolva o sulfato de cobre em 100 ml de água contida numa vasilha de vidro ou
de plástico.
b) Desencape 1 cm em cada extremidade dos fios elétricos.
c) Prenda um pequeno objeto metálico, a ser cobreado, numa das pontas de um fio
elétrico. Esse objeto deve estar bem limpo para permitir um bom contato.
A outra ponta desse fio deve ser ligada ao pólo negativo da pilha.
d) Coloque esse objeto dentro da solução de sulfato de cobre.
e) O outro pedaço de fio serve para estabelecer o pólo positivo na solução; ligue-o
ao pólo positivo da pilha a outra ponta desse fio deverá estar conectada à placa de
cobre e este arranjo deverá ser imerso na solução.
f) Faça passar a corrente elétrica durante 5 minutos, pelo menos.
g) Após esse intervalo de tempo, interrompa a corrente, retire a peça, lave-a com
água e compare com outra não submetida ao processo.
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Após esse processo será possível observa o depósito de cobre sobre a peça
metálica, podendo assim demonstrar o processo eletrolítico na pratica para os
alunos.
A partir do experimento realizado pode-se discutir com os alunos que o processo de
galvanização consiste no revestimento de um determinado metal através de íons
presentes em uma solução, onde esses são levados ao metal que se deseja realizar
o revestimento por meio de um campo elétrico, onde o metal a ser revestido deve
usar o pólo negativo da fonte, sendo o catodo, enquanto o metal que sofre oxidação
deve ser ligado ao pólo positivo, o anodo, também pode-se discutir aspectos tais
como: quem foi o cátodo nesta reação, quem foi o ânodo e qual era o papel da
solução aquosa também podem ser mencionados, pode-se dizer ainda que o cobre
que se encontrava presente na solução, na forma de íons foi atraído pelo pólo
negativo, sofrendo assim redução e fazendo com que esse elemento se depositasse
na forma metálica na superfície do metal, pois dessa forma o processo de
galvanização se tornará bastante claro aos alunos (FORGAÇA, 2012).
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7. MATERIAIS E MÉTODOS
A metodologia utilizada neste trabalho para o processo de tratamento do efluente
segue a mesma utilizada por OLIVEIRA (2010, p. 66 – 72).
7.1 MATERIAS E REAGENTES
No decorrer dos ensaios serão utilizados os seguintes materiais e equipamentos:
Fonte de tensão continua POLITERM HY 3003D;
Agitador magnético;
Balança analítica;
Bico de busen;
Bastão de vidro;
Béquer de vidro;
Béquer de polietileno;
Proveta de 50mL;
Pipetas graduada e volumétricas;
Fios condutores, secção transversal de 1mm2;
Cloreto de Sódio;
Hidróxido de sódio;
Álcool etílico absoluto;
Água;
Sebo bovino (comercial).
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7.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
O arranjo experimental seguiu a metodologia adotada por OLIVEIRA (2010, p. 66 –
72).
A fonte de tensão utilizada permite a aplicação de tensão ou corrente constante nos
eletrodos.
O material empregado para confecção do eletrodo foi o alumínio, tais eletrodos
foram confeccionados a partir de tarugos de alumínio com cerca de 5 cm de largura
por 1 cm de espessura e 25 cm de comprimento, foram construídos 4 eletrodos, os
quais foram conectados em paralelo, dois a dois.
Os ensaios foram realizados em bateladas, sendo o volume da amostra utilizado de
1L. A fim de atingir essa corrente desejada, (1,2 A) foi mantido um potencial em
torno de 15 V. Adicionou-se NaCl em torno de 0,8 g para que fosse possível a
obtenção da corrente desejada.
O experimento foi realizado por uma hora, e também em tempos inferiores a este,
como o de 50 minutos.
Na figura 9 pode ser observado o efluente antes de se iniciar o tratamento.
Figura 9: Efluente antes do tratamento
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Na figura 10 pode-se observar o esquema montado com os eletrodos e a fonte de
tensão para a realização do tratamento.
Figura 10: Efluente a ser tratado com os eletrodos e fonte de tensão.
Já na figura 11 pode ser observado o efluente após o inicio do tratamento e também
após 12h da realização do término do tratamento.
Figura 11: Efluente após inicio do tratamento e após 12h do termino do
tratamento.
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7.2.1 Fabricação do sabão
Para a fabricação do sabão misturou-se o hidróxido de sódio com a água,
adicionando lentamente e com agitação continua a essa solução, o sebo no estado
fundido, logo após isso adicionou-se o álcool, com constante agitação, após a
massa apresentar uma cor transparente, colocou esta para solidificar (BORSATO;
MOREIRA; GALÃO, 2004, p. 101).
Na tabela 1, podemos observar a quantidade de reagentes requerida para a
saponificação.
Álcool 4,3 L
Sebo 5,4 Kg
Hidróxido de sódio 1 Kg
Água 3 L
Tabela 1- Quantidade requerida para saponificação da massa base
O sabão foi produzido através de dois protocolos distintos, como mostra as tabelas 2
e 3:
Para a fabricação do sabão as quantias citadas a cima foram reduzidas para uma
proporção menor devido ser desnecessário o uso de grandes para a realização dos
testes.
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Álcool 43 ml
Sebo 54 g
Hidróxido de sódio 10g
Água 30 ml
Matéria graxa 10g
Tabela 2- Quantidades utilizadas para saponificação com adição da matéria
graxa 1.
Álcool 43 ml
Sebo 54g
Hidróxido de sódio 7,0g
Água 30 ml
Matéria graxa 20g
Tabela 3- Quantidades utilizadas para saponificação com adição da matéria
graxa 2.
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8. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Durante o procedimento experimental da eletrólise houve necessidade da inversão
de polaridade a cada 5 minutos, que segundo Crespilho et al. (2004), este
procedimento diminui a passivação dos eletrodos, aumentando a vida útil destes em
até três vezes, além de que diminui a resistividade do sistema, devido a esse fato foi
utilizado à inversão de polaridade durante os ensaios.
Nos ensaios realizados no período de uma hora foi possível obter um melhor
resultado em comparação aqueles realizados em um menor tempo, pois dessa
forma foi possível obter uma água com baixa coloração e livre de matéria graxa
inicialmente existente, uma vez que essa pode ser removida.
Na figura 12 é possível observar a matéria graxa removida do efluente.
Figura 12: Matéria graxa removida do efluente
A água recuperada pelo tratamento pode ser reaproveitada na manutenção e
limpeza da fabrica e para outros fins desejados, já a matéria graxa que foi removida
do efluente foi reaproveita para a produção do sabão.
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O sabão obtido através das quantidades utilizadas na tabela 3 apresentou uma
maior sensação de hidratação, isso se deve a maior quantia de matéria graxa usada
e também a menor quantia de hidróxido de sódio que foi adicionado.
Na figura 13 é possível observar o sabão obtido após sua solidificação.
Figura 13: Sabão
A obtenção de espuma do sabão só foi possível após 2 dias de “descanso”, isso
devido com o passar do tempo ocorrer a perca de água e assim uma maior
concentração deste.
Visto que segundo CETESB (2012) em abatedouros, o alto consumo d’água reflete
no grande volume de efluentes - 80 a 95% da água consumida é descarregada
como efluente líquido, sendo estes efluentes caracterizados principalmente por uma
alta carga orgânica, devido à presença de sangue, gordura, esterco, e um alto
conteúdo de gordura, este tipo de tratamento pode ser adotado, pois apresenta uma
boa eficiência, e ainda é possível realizar o reaproveitamento do resíduo recuperado
pelo tratamento.
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9. CONCLUSÃO
Com esse trabalho foi possível constatar que o tratamento de efluente por eletrólise
se faz eficiente, e que também é possível realizar o reaproveitamento da matéria
graxa retirada para a produção a de um produto secundário, como o sabão, o qual
não apresenta uma legislação especifica que determine uma quantidade máxima de
resíduo de alumínio presente, uma vez que a matéria graxa reaproveitada continha
traços desse metal, proveniente dos eletrodos.
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